高中生物 选修三 基础知识汇总.docx
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高中生物选修三基础知识汇总
选修三基础知识汇总
专题一基因工程
1.1DNA重组技术的基本工具
一.基因工程的概念
基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,通过和技术,赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的。
基因工程是在上进行设计和施工的,又叫做。
答案:
体外DNA重组转基因生物类型和生物产品DNA分子水平DNA重组技术
二.基因工程的基本工具
1.“分子手术刀”——
(1)来源:
主要是从中分离纯化出来的。
(2)功能:
能够识别双链DNA分子的某种序列,并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开,因此具有。
(3)结果:
经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式:
和。
答案:
限制性核酸内切酶(限制酶)原核生物特定的核苷酸特定磷酸二酯键专一性黏性末端平末端
2.“分子缝合针”——
(1)两种DNA连接酶(连接酶和连接酶)的比较:
①相同点:
都缝合。
②区别:
E·coliDNA连接酶来源于,只能将双链DNA片段互补的之间的磷酸二酯键连接起来;而T4DNA连接酶能缝合,但连接平末端的之间的效率较。
(2)与DNA聚合酶作用的异同:
DNA聚合酶只能将加到已有的核苷酸片段的末端,形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是连接的末端,形成磷酸二酯键。
答案:
DNA连接酶E·coliDNAT4DNA磷酸二酯键大肠杆菌黏性末端两种末端低单个核苷酸两个DNA片段
3.“分子运输车”——
(1)载体具备的条件:
①②③
(2)最常用的载体是,它是一种裸露的、结构简单的、独立于之外,并具有的双链环状DNA分子。
(3)其它载体:
答案:
载体能在受体细胞中复制并稳定保存;具有一至多个限制酶切点,供外源DNA片段插入;具有标记基因,供重组DNA的鉴定和选择。
质粒细菌染色体自我复制能力 噬菌体的衍生物、动植物病毒
1.2基因工程的基本操作程序
一.基因工程的基本操作程序
1、基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤:
_________________________、_____________________、___________________、_____________________________。
2、目的基因的获取
目的基因可以从____________________________,也可以用_________________。
目的基因主要是指_______________,也可以是一些_______________。
获取目的基因的方法有以下几种:
_________________、___________________、_________________________。
3、PCR技术扩增目的基因:
原理:
,前提是:
,以便根据这一序列合成引物(两种)。
4、基因表达载体的构建
基因工程的核心是__________。
其目的:
,组成:
(1)启动子:
是一段有特殊结构的,位于基因的,是识别和结合的部位,能驱动基因,最终获得所需的。
(2)终止子:
也是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的。
(3)标记基因的作用:
常用的标记基因是。
5、导入受体细胞
转化是指___________________________________________________________。
将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是______________,除此之外,还有________和______________等方法。
______________是转基因动物中采用最多,也是最为有效的一种将目的基因导入动物细胞的方法。
大肠杆菌细胞最常用的转化方法是:
首先用_______处理细胞,使细胞处于一种_______________________的生理状态,这种细胞称为__________。
6、目的基因的检测与鉴定
要检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因,非常关键,检测方法是________________。
以__________________作为探针。
要检测目的基因是否转录出了mRNA,检测方法是___________。
检测目的基因是否翻译成蛋白质,方法是______________。
除了上述分子检测外,有的还需要进行____________________的鉴定。
答案:
1、目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定
2、自然界中已有的物种中分离出来人工的方法合成编码蛋白质的结构基因具有调控作用的因子从基因文库中获取目的基因利用PCR技术扩增目的基因通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成
3、DNA双链复制要有一段已知目的基因的核苷酸序列
4、基因表达载体的构建使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传至下一代,使目的基因能够表达和发挥作用。
目的基因启动子终止子标记基因\
(1)DNA片段首端RNA聚合酶转录出mRNA蛋白质
(2)尾端
(3)是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
抗生素基因
5、目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法显微注射技术Ca2+能吸收周围环境中DNA分子感受态细胞6、DNA分子杂交用放射性同位素标记的含有目的基因的DNA片段分子杂交技术抗原-抗体杂交个体生物学水平
1.3基因工程的应用
一.植物基因工程的成果
植物基因工程技术主要用于提高农作物的能力,以及改良农作物的和利用植物生产药物等方面。
1、抗虫转基因植物
(1)杀虫基因种类:
Bt毒蛋白基因、抑制剂基因、抑制剂基因、植物凝集素基因等。
(2)成果:
抗虫植物:
棉、玉米、马铃薯、番茄等。
2、抗病转基因植物
(1)植物的病原微生物:
主要有、真菌和细菌等。
(2)抗病基因种类
抗病毒基因:
病毒基因和病毒的复制酶基因;抗真菌基因:
基因和抗毒素合成基因。
3、其他抗逆转基因植物
(1)抗逆基因:
调节细胞基因使作物抗碱、抗旱;鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒;抗除草剂基因,使作物抗除草剂。
(2)成果:
烟草、大豆、番茄、玉米等。
4、转基因改良植物品质
(1)优良基因:
必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。
(2)成果:
转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。
答案:
抗逆品质蛋白酶淀粉酶病毒几丁质酶渗透压
二.动物基因工程的成果
1、提高动物的生长速度
生长基因:
外源基因。
成果:
转基因绵羊、转基因鲤鱼。
2、改善畜产品的品质
优良基因:
肠乳糖酶基因。
成果:
转基因牛含量少。
3、转基因动物生产药物
基因来源:
药用基因+蛋白基因的启动子。
成果:
乳腺生物反应器或反应器。
4、转基因动物作器官移植的供体
器官供体:
抑制或除去抗原决定基因。
成果:
利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。
5、基因工程药物
来源:
利用转基因。
成果:
人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
答案:
生长素乳糖蛋白乳腺乳房工程菌
1.4蛋白质工程的崛起
一.蛋白质工程崛起的缘由
(1)基因工程的实质:
将一种生物的转移到另一种生物体内,使后者产生本不能产生的,进而表现出新的。
基因工程的不足:
在原则上只能生产自然界已存在的。
(2)天然蛋白质的不足
天然蛋白质是生物在长期过程中形成的,它们的符合特定物种的需要,却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
(3)蛋白质工程的目的
生产符合人类生产和生活的需要的。
2.蛋白质工程
(1)目标:
根据人们对功能的特定需求,对蛋白质的进行分子设计。
(2)原理:
改造(或)
(3)流程:
蛋白质工程的基本途径
预期蛋白质功能→设计→推测应有的序列→找到对应的序列。
3.蛋白质工程的进展及前景
(1)前景诱人:
如用此技术制成的,具有体积小、耗电少和效率高的特点。
(2)难度很大:
主要是目前科学家对大多数蛋白质的的了解还很不够。
答案:
基因蛋白质性状蛋白质进化结构和功能蛋白质蛋白质结构基因基因修饰基因合成预期的蛋白质结构氨基酸序列电子元件高级结构
专题二细胞工程
2.1植物细胞工程
1.细胞工程的概念
细胞工程是指以应用的原理和方法,通过水平上的操作,按照人的意愿来改变细胞内的或获得的一门综合科学技术。
根据操对象的不同,可以分为 和 两大领域.
答案:
细胞生物学和分子生物学细胞水平或细胞器遗传物质细胞产品植物细胞工程动物细胞工程
2.植物组织培养技术
1.原理:
植物细胞具有,既具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整个体的潜能。
2.过程:
高度的组织、器官或细胞 脱分化 组织再分化 幼根和芽 完整植株
3.细胞脱分化:
已的细胞,经诱导后,失去其特有的而转变成细胞的过程。
4.在生物的生长发育过程中细胞不表达全能性的原因:
。
植物组
5.织培养的概念:
在和人工控制的条件下,将的植物器官、组织、细胞,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其产生组织、丛芽,最终形成完整的植株。
6.植物激素的作用:
在组织培养中,用于诱导细胞的分裂和根的分化。
的主要作用是促进组织细胞的分裂或从愈伤组织和器官上分化出不定芽。
当生长素含量高于细胞分裂素时,主要诱导植物组织和的形成;而当细胞分裂素的效应高于生长素时,主要诱导植物组织和的形成。
7.特点:
子代性状与亲代相同
8.细胞全能性大小比较
(1)植物细胞动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性)
(2)受精卵生殖细胞(配子、精子、卵细胞)体细胞
(3)体细胞:
分化程度低的分化程度高的细胞;分裂能力强的细胞分裂能力弱的;幼嫩的细胞衰老的细胞
答案:
全能性分化愈伤分化结构和功能未分化在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质,从而构成生物体的不同组织和器官。
无菌离体愈伤完全生长素细胞分裂素脱分化和根原基再分化和芽原基大于大于大于大于大于大于
3.植物体细胞杂交技术
1.概念:
是将不同种植物,在一定条件下融合成 细胞,并把杂种细胞培养成新的植物体的技术。
2.过程:
细胞 不同细胞的原生质体 原生质体
细胞 杂种植株
3.原理:
4.融合成功的标志是:
.
5.该技术在育种上应用时的最大的优点:
.
6.注意:
①去细胞壁所用的物质:
;②诱导融合的方法有物理法和,物理法包括、等;化学法常用的诱导剂:
;
答案:
细胞杂种不同融合愈伤组织膜的流动性和细胞的全能性杂种细胞再生出细胞壁克服不同生物远缘杂交的障碍纤维素酶或果胶酶化学法离心电激聚乙二醇(PEG)
四.植物细胞工程的实际应用
(一)植物繁殖的新途径
1.微型繁殖
(1)微型繁殖技术:
用于优良品种的技术。
(2)特点:
①保持优良品种的。
②高效快速地实现种苗。
(3)实例:
20世纪60年代,荷兰的科学家就成功地实现了利用来培育兰花。
2.作物脱毒
(1)材料:
植物的(如)。
分生区附近的病毒极少,甚至。
(2)脱毒苗:
切取一定大小的进行组织培养获得的。
(3)优点:
使农作物。
3.人工种子
(1)概念:
一植物组织培养得到的、、顶芽和等为材料,经过人工包装得到的种子。
(2)特点:
①后代无。
②不受、和限制。
(二)作为新品种的培育
染色体加倍
1.单倍体育种
(1)方法:
离体培养植株纯合子植株。
(2)优点:
①后代是纯合子,能。
②明显缩短了。
2.突变体的利用
(1)产生原因:
在植物的组织培养过程中,易受和(如、等)的影响而。
(2)利用:
筛选出对人们有用的,进而培育成。
(三)细胞产物的工厂化生产
1.细胞产物种类:
、脂肪、糖类、、香料、生物碱等。
2.技术:
植物技术。
3.实例:
我国利用植物组织培养技术实现了大量生产;另外,三七、紫草和银杏的也都已经实现了工厂化生产。
答案:
(一)1.快速繁殖植物组织培养遗传特性大量繁殖组织培养技术
2.分生区茎尖无病毒茎尖脱除病毒
3.胚状体不定芽腋芽薄膜性状分离季节气候地域
(二)1.花药单倍体植株稳定遗传缩短育种年限
2.培养条件外界压力射线化学物质产生突变突变体新品种
3.蛋白质药物人参皂甙干粉组织培养
2.2动物细胞工程
一.动物细胞工程常见的技术手段
二.动物细胞培养
1.动物细胞培养的概念:
从动物机体中取出相关的组织,将它,然后,放在适宜的培养基中,让这些细胞和。
2.动物细胞的培养过程:
3.动物细胞培养的条件
①无、无的环境
a.对和进行无菌处理;
b.添加一定量的;
c.定期。
②营养
有等,另外还需要加入等一些天然成分。
③和
哺乳动物多以℃为宜,多数细胞生存的最适pH为。
④环境
细胞培养所需气体主要有和,是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的。
进行细胞培养时,通常采用或培养瓶,将其置于含加的混合气体的培养箱中进行培养。
选动物胚胎或幼龄动物器官的原因,为使组织分散成单个细胞,用酶或酶处理。
动物细胞在培养过程中具有和特性,这就要求培养瓶或培养皿的内表面、,。
4.动物细胞培养技术的应用
①大规模生产有重要价值的;如:
病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体。
②为技术提供受体细胞;
③检测;
④用于生理、病理、药理等方面的。
如用于筛选抗癌药物等,为治疗和预防癌症及其他疾病提供理论依据。
答案:
(一)动物细胞培养动物细胞核移植动物细胞融合生产单克隆抗体
(二)1.分散成单个细胞生长增殖2.胰蛋白酶原代培养传代培养3.菌毒培养液所有培养用具抗生素更换培养液糖氨基酸促生长因子无机盐微量元素血清和血浆温度和PH36.5+0.57.2-7.4气体环境氧气二氧化碳氧气PH培养皿和松盖培养瓶95%空气5%二氧化碳动物胚胎或幼龄动物器官的细胞分裂能力强胰蛋白酶或胶原蛋白酶贴壁生长接触抑制光滑五毒易于贴附4.生物制品基因工程有毒物质研究
六.动物体细胞核移植技术和克隆动物
1.动物核移植技术概念:
将动物一个细胞的,移入一个已经的细胞中,使其并发育成一个新的,这个新的胚胎最终发育成动物(克隆动物)。
2.动物细胞核移植的原理:
动物细胞核的性。
3.动物细胞核移植的种类:
①细胞核移植(分化程度低,恢复其全能性相对容易)
②细胞核移植(分化程度高,恢复其全能性相对困难)
4.体细胞核移植的过程:
5.体细胞核移植技术的应用前景:
①在畜牧生产中,可以;
②保护;
③在医药卫生领域,转基因克隆动物可作为,生产许多珍贵的医用蛋白;转基因克隆动物的细胞、组织器官可以作为;人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化形成相应的组织、器官,可用于组织器官的。
④研究克隆动物和克隆细胞可使人类更深入地了解及过程;用克隆动物作,能使人们更好的追踪研究疾病的发展过程及治疗疾病。
答案:
1.细胞核去掉细胞核卵母细胞重组胚胎个体
2.全能性
3.胚胎体细胞
5.加速家畜遗传改良进程优良畜群繁育生物反应器异种移植的供体移植胚胎衰老疾病模型
七.动物细胞融合与单克隆抗体
(一)动物细胞融合
1.概念:
也称,是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
2.诱导动物细胞融合的方法:
常见的诱导因素有、、等。
3.意义:
①突破了,使称为可能;
②称为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段;
③制造。
(二)单克隆抗体
1.单克隆抗体的制备
杂交瘤细胞的特点:
。
2.单克隆抗体的应用
单克隆抗体最主要的优点在于它的、并可能。
①作为;
具有的优点。
②用于和。
生物导弹:
把的单克隆抗体跟、或结合。
答案:
(一)细胞杂交聚乙二醇灭火的病毒电激有性杂交方法的局限远缘杂交单克隆抗体
(二)技能迅速大量繁殖,又能产生专一抗体特异性强灵敏度高大量制备诊断试剂准确高效简易快速治疗疾病运载药物抗癌细胞放射性同位素化学药物细胞毒素
专题三胚胎工程
3.1体内受精和早期胚胎发育
一、胚胎工程的概念
胚胎工程指对动物或所进行的多种和处理技术,如、、、等技术。
经过处理后获得的胚胎,还需要移植到雌性动物体内生产后代,以满足人类的需求。
答案:
早期胚胎配子显微操作体外受精胚胎移植胚胎分割胚胎干细胞培养
二、精子的发生
1.场所:
精子的发生是在内的中完成的。
2.时期:
从期开始直到。
3.过程:
发生的过程大体可分为三个阶段
精子细胞变形时的主要变化:
细胞核→
高尔基体→
中心体→
线粒体→
其他物质→
4.精子的形态:
外形似蝌蚪,分、、三大部分。
不同的动物精子的形态,大小略有,与动物的体型大小。
答案:
1.睾丸曲细精管
2.发情期生殖机能衰退
3.有丝分裂M
M
变形精子头的主要部分顶体精子的尾线粒体鞘原生质滴
4.头颈尾相似不同无关
三、卵子的发生
1.场所:
卵子的发生是在内完成的。
2.过程:
3.精子和卵子在发生上的重要区别是。
答案:
1.雌性动物的卵巢
2.有丝卵泡透明带卵黄膜雌性动物排卵前后精子和卵子结果的过程中
在卵黄膜与透明带的间隙可以观察到两个极体雌雄原核的结合
3.哺乳动物卵泡的兴冲冲地和在卵巢内的储备,是在出生前(即:
胎儿时期)完成的。
四、受精
1.场所:
。
2.过程:
(1)准备阶段:
①准备阶段1——精子
精子必须在发生相应生理反应后,才能获得受精能力。
②准备阶段2——卵子的准备
在内达到期时,卵子才具备与精子受精的能力。
(2)受精阶段
①精子穿越和
首先发生反应,是顶体内的释放出来,直接溶解卵丘细胞间的物质,穿越放射冠。
穿过放射冠的精子立即与接触,随后将透明带溶出一条孔道,精子借自身穿越透明带。
精子触及卵黄膜的瞬间,会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应,这个反应叫做反应,它是防止多精入卵受精的第一道屏障。
②精子进入
卵黄膜表面有大量的,能抱合精子,随后,精子外膜与卵黄膜融合,精子入卵。
精子入卵后,卵黄膜会立即产生一种生理反应,拒绝其他精子再进入乱内,这种生理反应称作作用,这是防止多精入卵受精的第二道屏障。
③形成
a.雄原核的形成:
精子脱离,并且原有的破裂,随后,精子形成一个比原来精子还的核,叫做雄原核。
b.雌原核的形成:
精子入卵后,卵子被激活,完成分裂,排出
后,形成雌原核,雌原核一般略与雄原核。
④配子结合
答案:
1.输卵管
2.获能雌性生殖道输卵管减数第二次分裂中放射冠和透明带顶体酶透明带顶体酶卵细胞微绒毛雌性原核的尾部核膜减数第二次第二极体小于
五、胚胎发育
答案:
输卵管透明带增加增加缩小32完整胚胎全能大胎儿各种组织透明带内壁小胎膜和胎盘囊胚腔外胚层内胚层胎儿的胎盘和胎膜原肠腔
3.2体外受精和早期胚胎培养
1、试管动物技术:
通过人工操作使卵子和精子在条件下成熟和,并通过培养发育为后,再经移植产生后代的技术。
答案:
体外受精早期胚胎
二、体外受精
1、卵母细胞的采集和培养
(1)第一种方法:
主要针对实验动物,家畜猪、羊等,主要方法是:
___________处理,_使其超数________,然后,从________中冲出卵子,直接与___________在体外受精。
(2)第二种方法:
从屠宰母畜中采集;
(3)第三种方法是直接从_________的卵巢中吸取_________。
需借助______、_______或_________。
采集的___________,都要在体外经___________后,才能与___________受精(针对大家畜或大型动物,如牛)。
2.精子的采集和获能:
(1)精子采集的方法有、和等。
(2)精子的获能:
方法有(通过获能培养液)和法(通过或钙离子载体A23187)
获能溶液或溶液
3.受精:
的精子+的卵子完成受精
4.胚胎早期培养
精子与卵子在体外受精后,应将受精卵移入___________中继续培养,以检查__________________的发育能力。
培养液成分较复杂,除一些__________和___________类外,还需添加______________________等营养成分,以及___________等物质。
当胚胎发育到适宜的阶段时,可将其取出向_____移植或___________。
不同动物胚胎移植的时间不同。
答案:
1.促性腺激素排卵输卵管获能的精子卵巢活体动物卵母细胞超声波探测仪内窥镜腹腔镜卵母细胞人工培养成熟获能的精子
2.假阴道法手握法电刺激法培养法化学诱导肝素
3.获能培养成熟专用的受精
4.发育培养液受精状况和受精卵无机盐有机盐维生素激素氨基酸核苷酸血清受体冷冻保存
3.3胚胎工程的应用及前景
一、胚胎移植
1.胚胎移植的概念:
(1)胚胎来源:
雌性动物的早期胚胎或通过及其他方式得到的。
(2)受体:
的、生理状态的其他雌性动物。
(3)实质:
胚胎的供体和胚胎的受体共同繁殖后代的过程。
(4)地位:
是胚胎工程的一道“工序”。
2.胚胎移植的意义
(1)充分发挥雌性优良个体的能力;
(2)大大缩短了供体本身的繁殖;
3.胚胎移植的生理学基础
(1)胚胎移入受体的理论基础:
哺乳动物发情排卵后,不管是否妊娠,在一段时间内,同种动物的的供、受体生殖器官的生理变化是的。
(2)胚胎收集的理论基础:
哺乳动物的早期胚胎形成后,在一段时间内不会与母体子宫建立组织上的联系,而是出于状态。
(3)胚胎在受体内存活的理论基础:
受体对移入子宫的外来胚胎基本上。
(4)胚胎在受体内正常发育的生理基础:
供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织,但移入受体的供体胚胎的,在孕育过程中不受任何影响。
4.胚胎移植的基本程序
(1)对供
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